(57)【要約】  【課題】  光ファイバとレンズとの位置合わせを高精度かつ容易に行うことが可能であり、しかも容易に製造することが可能な複合光ファイバおよび複合光ファイバアレイを提供する。  【解決手段】  複合光ファイバアレイ１０は、導波路コリメータをレンズ（コリメータ）として使用し、これと光ファイバアレイとを接続・固定するものであり、光ファイバアレイ部１１と、導波路コリメータアレイ部２１とを備えている。詳細は後述するが、光ファイバアレイ部１１と接続されている導波路コリメータアレイ部２１の一端側は通常の光導波路であるが、反対側はダブルコア構造の導波路コリメータによるレンズ機能を有している。光ファイバアレイ部１１の端面と導波路コリメータアレイ部２１の端面とは、正確な位置合わせがなされた上で接続され、ＵＶ接着剤などにより固定されている。【選択図】  図１
2006017914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバと、導波路コリメータとを備え、
前記導波路コリメータは、
第１のコアおよび前記第１のコアの周囲を覆う第１のクラッドからなる第１の光導波路と、
前記第１のクラッドの延長部分である第２のコアおよび前記第２のコアの周囲を覆う第２のクラッドからなる第２の光導波路と、
前記第１の光導波路と前記第２の光導波路との間に設けられ、前記第２の光導波路に向かうにつれて前記第１のコアの幅が徐々に細くなるテーパ形状を有する遷移導波路とを備え、
前記導波路コリメータにおける前記第１の光導波路の端面と、前記光ファイバの端面とが接続されていることを特徴とする複合光ファイバ。
【請求項２】
光ファイバと、導波路コリメータとを備え、
前記導波路コリメータは、
第１のコアおよび前記第１のコアの周囲を覆う第１のクラッドからなる第１の光導波路と、
前記第１のクラッドの延長部分である第２のコアおよび前記第２のコアの周囲を覆う第２のクラッドからなる第２の光導波路と、
前記第１の光導波路と前記第２の光導波路との間に設けられ、前記第２の光導波路に向かうにつれて前記第１のコアの幅が徐々に細くなるテーパ形状を有する遷移導波路とを備え、
前記導波路コリメータにおける前記第２の光導波路の端面と、前記光ファイバの端面とが接続されていることを特徴とする複合光ファイバ。
【請求項３】
所定のピッチで配列された複数の光ファイバを備えた光ファイバアレイ部と、
前記光ファイバに対応して設けられた複数の導波路コリメータを備えた導波路コリメータアレイ部とを備え、
前記導波路コリメータアレイ部における各導波路コリメータは、
第１のコアおよび前記第１のコアの全面を実質的に覆う第１のクラッドからなる第１の光導波路と、
前記第１のクラッドの延長部分である第２のコアおよび前記第２のコアを実質的に覆う第２のクラッドからなる第２の光導波路と、
前記第１の光導波路と前記第２の光導波路との間に設けられ、前記第２の光導波路に向かうにつれて前記第１のコアの幅が徐々に細くなるテーパ形状を有する遷移導波路とを備え、
前記導波路コリメータアレイ部の各導波路コリメータにおける前記第１の光導波路の端面と、前記光ファイバアレイ部における各光ファイバの端面とが接続されていることを特徴とする複合光ファイバアレイ。
【請求項４】
前記複数の導波路コリメータにおける前記第１の光導波路のピッチと前記第２の光導波路のピッチが異なることを特徴とする請求項３に記載の複合光ファイバアレイ。
【請求項５】
前記複数の導波路コリメータにおける前記第１の光導波路のピッチが前記第２の光導波路のピッチよりも狭いことを特徴とする請求項３または４に記載の複合光ファイバアレイ。
【請求項６】
前記第１のコアの中心軸と前記第２のコアの中心軸とが同軸上に位置することを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の複合光ファイバアレイ。
【請求項７】
前記第１のクラッドは、少なくとも、前記第１のコアから見て下方に位置する下部クラッドと、前記第１のコアから見て上方に位置する上部クラッドからなることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載の複合光ファイバアレイ。
【請求項８】
前記第２のコアの底面は、前記下部クラッドと接しており、前記第１のコアの上面および両側面は前記上部クラッドと接していることを特徴とする請求項３乃至７のいずれか１項に記載の複合光ファイバアレイ。
【請求項９】
前記第１のコアが徐々に細くなる部分の先端部がカットされた形状を有していることを特徴とする請求項３乃至８のいずれか１項に記載の複合光ファイバアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合光ファイバおよび複合光ファイバアレイに関し、より詳細には、光ファイバとレンズとの位置合わせを高精度かつ容易に行うことが可能であり、しかも容易に製造することが可能な複合光ファイバおよび複合光ファイバアレイに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報伝送の高速化・大容量化を達成すべく光通信が広く利用されている。光通信においては、所望の波長の光を抽出したり波長の異なる光を合波したりするため、光ファイバの途中に光フィルタなどの光機能部品が設けられることが多い。
【０００３】
光ファイバ間に光機能部品を配置する場合には、光ファイバの端面から出射したビームの広がりによる損失（回折損失）を回避するため、光ファイバの端面近傍にレンズを設け、光ファイバより出射した拡散光を収束光や平行光にする方法が一般的に採用される。その際、シングルモード光ファイバから出射する光のサイズは１０μｍ以下と小さいことから、収束光や平行光への変換を正確に行うためには、光ファイバとレンズとの位置合わせを高精度に行う必要がある。
【０００４】
光ファイバからの発散光が平行光を経ず一気に収束光に変換される場合には、さらに微細な光軸合わせが必要になる。そこで、光ファイバのコアの径を拡大することによってビームの広がりを抑え、これにより調芯精度の改善、ひいては焦点距離の長尺化を可能にする方法なども考えられている（特許文献1参照）。
【特許文献１】特開平１０−０９６８３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、光ファイバはファイバアレイとして使用されることも多い。この場合、個々の光ファイバは数百μｍのピッチで並んでおり、各光ファイバから出射されるすべての光を収束光または平行光にするには、非常に小さなレンズを用いる必要がある。一般に、レンズとしては、円筒ガラスのイオン交換により形成したもの、ガラス基板のエッチングやイオン交換により形成したもの、モールドにより形成したものなどがあるが、これらのレンズの径はいずれも光ファイバの外径（１２５μｍ）に比べてかなり大きく、しかも位置合わせおよび固定のためのホルダが必要となる。よって光ファイバアレイのピッチにあわせて複数のレンズを高密度に配列することは極めて困難である。
【０００６】
また、光ファイバアレイにおいて光ファイバ端面とレンズ主面との距離をある程度確保することができれば、マイクロレンズアレイを採用することによって、個々の光ファイバの端面近傍にレンズを配置することが可能となる。しかし、光ファイバアレイのピッチが１２７〜２５０μｍくらいまで狭くなると、光ファイバの端面からわずかに離れただけで、隣接する光ファイバから出射した光が重なり合ってしまい、レンズの焦点距離を長くとることはできなかった。
【０００７】
その他にも、単一の大型レンズによってすべての光を一括して処理する方法も考えられるが、光ファイバの並列数が大きくなるとレンズが大きくなりすぎるという問題がある。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、光ファイバとレンズとの位置合わせを高精度かつ容易に行うことが可能であり、しかも容易に製造することが可能な複合光ファイバおよび複合光ファイバアレイを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の前記目的は、光ファイバと、導波路コリメータとを備え、前記導波路コリメータは、第１のコアおよび前記第１のコアの周囲を覆う第１のクラッドからなる第１の光導波路と、前記第１のクラッドの延長部分である第２のコアおよび前記第２のコアの周囲を覆う第２のクラッドからなる第２の光導波路と、前記第１の光導波路と前記第２の光導波路との間に設けられ、前記第２の光導波路に向かうにつれて前記第１のコアの幅が徐々に細くなるテーパ形状を有する遷移導波路とを備え、前記導波路コリメータにおける前記第１の光導波路の端面または前記第２の光導波路の端面と、前記光ファイバの端面とが接続されていることを特徴とする複合光ファイバによって達成される。
【００１０】
本発明の前記目的はまた、所定のピッチで配列された複数の光ファイバを備えた光ファイバアレイ部と、前記光ファイバに対応して設けられた複数の導波路コリメータを備えた導波路コリメータアレイ部とを備え、前記導波路コリメータアレイ部における各導波路コリメータは、第１のコアおよび前記第１のコアの全面を実質的に覆う第１のクラッドからなる第１の光導波路と、前記第１のクラッドの延長部分である第２のコアおよび前記第２のコアを実質的に覆う第２のクラッドからなる第２の光導波路と、前記第１の光導波路と前記第２の光導波路との間に設けられ、前記第２の光導波路に向かうにつれて前記第１のコアの幅が徐々に細くなるテーパ形状を有する遷移導波路とを備え、前記導波路コリメータアレイ部の各導波路コリメータにおける前記第１の光導波路の端面または前記第２の光導波路の端面と、前記光ファイバアレイ部における各光ファイバの端面とがそれぞれ接続されていることを特徴とする複合光ファイバアレイによっても達成される。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態においては、前記複数の導波路コリメータにおける前記第１の光導波路のピッチと前記第２の光導波路のピッチが異なっている。好ましくは、前記複数の導波路コリメータにおける前記第１の光導波路のピッチが前記第２の光導波路のピッチよりも狭く設定されている。これによれば、光ファイバの外径による制限によらず光機能部品を高密度に配置することができ、光機能部品の小型化および低価格化にも寄与することができる。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態においては、前記第１のコアの中心軸と前記第２のコアの中心軸とが同軸上に位置している。これによれば、第１の光導波路を伝搬する光のビームスポットの中心と第２の光導波路を伝搬する光のビームスポットの中心とがほぼ一致することから、より効率よくビーム変換を行うことができる。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態において、前記第１のクラッドは、少なくとも、前記第１のコアから見て下方に位置する下部クラッドと、前記第１のコアから見て上方に位置する上部クラッドからなる。そして、前記第２のコアの底面は、前記下部クラッドと接しており、前記第１のコアの上面および両側面は前記上部クラッドと接している。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態においては、前記第１のコアが徐々に細くなる部分の先端部がカットされた形状を有している。これによれば、製造条件による特性のばらつきを低減することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、光ファイバの端面に導波路コリメータが接続されており、導波路コリメータは第２のコア中の多モード干渉によって出射端面での光位相振幅分布を集光状態とすることができる。したがって、光ファイバとレンズとの位置合わせを高精度かつ容易に行うことができ、しかも容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の好ましい実施形態に係る複合光ファイバアレイの構成を概略的に示す斜視図である。
【００１８】
図１に示されるように、この複合光ファイバアレイ１０は、導波路コリメータと光ファイバアレイとを接続・固定するものであり、光ファイバアレイ部１１と、導波路コリメータアレイ部２１とを備えている。詳細は後述するが、光ファイバアレイ部１１と接続されている導波路コリメータアレイ部２１の一端側は通常の光導波路であるが、反対側はダブルコア構造の導波路によるレンズ機能を有している。光ファイバアレイ部１１の端面と導波路コリメータアレイ部２１の端面とは、正確な位置合わせがなされた上で接続され、ＵＶ接着剤などにより固定されている。
【００１９】
まず、光ファイバアレイ部１１の構成について詳細に説明する。
【００２０】
図２は、光ファイバアレイ部１１の構成を概略的に示す斜視図である。
【００２１】
図２に示されるように、この光ファイバアレイ部１１は、基板１２と、基板１２上に固定された複数の光ファイバ１３と、基板１２上の光ファイバを保護するブロック状のカバー１４とを備えている。基板１２は、複数の光ファイバ１３を一つに束ねるとともに、光ファイバアレイ部１１の機械的強度を確保する役割を果たし、その材料としては、機械的強度が確保される限りにおいて特に限定されないが、導波路コリメータアレイ部２１と同一の材料を用いることが好ましい。
【００２２】
カバー１４は、個々の光ファイバ１３を保護するとともに、導波路コリメータアレイ部２１との接続面積を確保し、複合光ファイバアレイ１０全体をハンドリングしやすくする役割を果たす。カバー１４の材料としては、そのような役割を果たすことができる限りにおいて特に限定されないが、基板１２と同一の材料を用いることが好ましい。
【００２３】
図３は、図２のＡ−Ａ線に沿った光ファイバアレイ部１１の断面図である。また、図４は、図３のＢ−Ｂ線に沿った光ファイバアレイ部１１の断面図であり、図５は、図４の矢印Ｃ方向から見た光ファイバ１３の端面を示す図である。
【００２４】
図３乃至図５に示されるように、光ファイバアレイ部１１は複数の光ファイバ１３を有し、各光ファイバ１３は、所定のピッチＷ０ごとに設けられている。なお、汎用品の光ファイバアレイでは１２７μmのピッチが採用されている。個々の光ファイバ１３は一般的な構成であり、コア１５と、コア１５の周囲を覆うクラッド１６を備えており、さらにクラッド１６の周囲は、被覆部材であるファイバリボン１７によって一体的に被覆されている。光ファイバ１３としては、シングルモード光ファイバを用いることが好ましい。一般的なシングルモード光ファイバのコア径は７μｍ、クラッド径は１２５μｍである。
【００２５】
基板１２は段差を有しており、基板１２の上段面１２ＡにはピッチＷ０ごとにＶ溝１８が形成されている。個々の光ファイバ１３は、ファイバリボン１７が剥がされた光ファイバ素線の状態でＶ溝１８内にセットされる。光ファイバ１３のファイバリボン１７が残された部分は基板１２の下段面１２Ｂに配置されている。基板１２の段差は、光ファイバ１３の被覆１７がある部分とない部分との落差を吸収するために設けられていることから、その役割を果たすことができる程度の高さに設定されることが好ましい。Ｖ溝１８内にセットされた光ファイバ１３は紫外線硬化性樹脂１９によって固定される。
【００２６】
次に、導波路コリメータアレイ部２１の構成について詳細に説明する。
【００２７】
図６は、導波路コリメータアレイ部２１の構成を概略的に示す斜視図である。
【００２８】
図６に示されるように、導波路コリメータアレイ部２１は、基板２２と、基板２２上に形成された複数の導波路コリメータ２３と、これらの導波路コリメータ２３が形成された基板２２上に設けられた光学樹脂層２４とを備えている。基板２２は、導波路コリメータアレイ部２１の機械的強度を確保する役割を果たし、その材料としては、機械的強度が確保される限りにおいて特に限定されないが、シリコンやガラスを用いることが好ましい。また、詳細は後述するが、光学樹脂層２４は導波路コリメータ２３の一部である「第２のクラッド」としての役割を果たす。
【００２９】
図７は、図６のＤ−Ｄ線に沿った導波路コリメータアレイ部２１の断面図である。また、図８は、図７のＥ−Ｅ線に沿った導波路コリメータアレイ部２１の断面図である。
【００３０】
図７に示されるように、導波路コリメータアレイ部２１は複数の導波路コリメータ２３を有し、各導波路コリメータ２３は光ファイバアレイ部１１の各光ファイバのピッチＷ０と同じピッチで設けられている。個々の導波路コリメータ２３は、コア領域２５と、コア領域２５の周囲に設けられたクラッド層２６と、クラッド層２６の周囲に設けられた光学樹脂層２４によって構成されている。
【００３１】
コア領域２５は、以下に詳述する「第１のコア」としての役割を果たす。コア領域２５の材料としては、クラッド層２６とは異なる屈折率を有している限りにおいて特に限定されないが、石英系ガラスやポリマーが好ましく使用される。コア領域２５は、一方の端面から一定の距離においてその幅が実質的に一定であるが、その後、反対側の端面に向かうにつれて先端部分が徐々に細くなるテーパ形状を有している。そのため、反対側の端面の近傍部分にはコア領域２５が存在せず、クラッド層２６のみが存在している。なお、コア領域２５の幅は、第１のコアの軸方向と直交し、かつ、複数の導波路コリメータ２３によって定められる平面と平行な方向における幅として定義される。
【００３２】
クラッド層２６は、以下に詳述する「第１のクラッド」としての役割を果たすとともに「第２のコア」としての役割も果たす。図８に示されるように、クラッド層２６は、下部クラッド層２６ａおよび上部クラッド層２６ｂからなる積層体として構成されており、下部クラッド層２６ａおよび上部クラッド層２６ｂには同じ材料が用いられる。これらの材料としては、基板２２およびコア領域２５と異なる屈折率を有している限りにおいて特に限定されないが、石英系ガラスやポリマーが好ましく使用される。
【００３３】
光学樹脂層２４は、上述したように、「第２のクラッド」としての役割を果たし、その材料としては、クラッド層２６と異なる屈折率を有している限りにおいて特に限定されないが、取り扱いの容易さから紫外線硬化性樹脂が好ましく用いられる。
【００３４】
本明細書においては、コア領域２５の幅が実質的に一定に設定されている区間における光導波路を「第１の光導波路」２７、コア領域２５が設けられていない区間における光導波路を「第２の光導波路」２８、コア領域２５がテーパ形状を有する区間における光導波路を「遷移導波路」２９と呼ぶものとする。そして、本明細書においては、第１の光導波路２７、遷移導波路２９および第２の光導波路２８が「導波路コリメータ」を構成している。導波路コリメータは、第１の光導波路２７が光ファイバアレイ部１１側に位置し、第２の光導波路２８が光ファイバアレイ部１１とは反対側に位置している。
【００３５】
第１の光導波路２７は、第１のコア３０ａおよび第１のクラッド３０ｂによって構成されるチャネル型の光導波路であり、第２の光導波路２８は、第２のコア３０ｃおよび第２のクラッド３０ｄによって構成されるチャネル型の光導波路である。上述のとおり、第１のクラッド３０ｂおよび第２のコア３０ｃはいずれもクラッド層２６によって構成されている。また、遷移導波路２９は、コアとなる部分が第１のコア３０ａから第２のコア３０ｃへ遷移するとともに、クラッドとなる部分が第１のクラッド３０ｂから第２のクラッド３０ｄへ遷移する領域である。本実施形態に係る導波路コリメータは、マルチモード領域である第２の光導波路２８における多モード干渉を利用して集光機能を実現するものであり、出射パターンは第２の光導波路の長さに対して周期的に変化するが、第２の光導波路２９が長ければ長いほど干渉能は徐々に低下するので、第２の光導波路２９の長さは３００μｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。また、遷移導波路２９の長さは、徐々にモードを変化させるというその役割を考慮すれば、６００μｍ程度以上であればよい。
【００３６】
図９は、コア領域２５の先端部を拡大して示す平面図である。
【００３７】
図９に示されるように、コア領域２５のテーパ形状については、より鋭利であるほうが原理的には過剰損失が抑制されるため好ましいが、実際の製造ばらつきを考慮すれば、先端部がカットされた形状とすることが好ましい。この場合、先端部の幅Ｗ１は製造条件によって大幅にばらつかない範囲においてできるだけ小さく設定されることが好ましく、具体的には、１μｍ以下に設定されることが好ましく、０．６μｍ以下に設定されることがより好ましい。先端部の幅Ｗ１を１μｍ以下に設定すれば、多くの場合において過剰損失を約０．８ｄＢ以下に抑えることが可能となり、先端部の幅Ｗ１を０．６μｍ以下に設定すれば、多くの場合において過剰損失を０．４ｄＢ以下に抑えることが可能となる。また、テーパ形状となっている部分の長さＬ１については、特に限定されるものではないが、コア領域２５のうちテーパ形状ではない部分（第１の光導波路の第１のコア３０ａに対応する部分）の幅Ｗ２の１００〜２００倍程度に設定することが好ましい。このように設定すれば、導波路コリメータアレイ部２１全体の大型化を抑制しつつ、遷移導波路において発生する過剰損失を効果的に抑制することが可能となる。
【００３８】
図１０は、導波路コリメータアレイ部２１の端面における下部クラッド層２６ａ、上部クラッド層２６ｂ、およびコア領域２５の関係を詳細に示す図である。
【００３９】
図１０に示されるように、コア領域２５の高さをＨ１とし、下部クラッド層２６ａおよび上部クラッド層２６ｂの積層体からなるクラッド層２６の高さをＨ２とした場合、コア領域２５を高さ方向にＨ１／２分割する線と、クラッド層２６を高さ方向にＨ２／２分割する線とは、ほぼ一致していることが好ましい。つまり、コア領域２５の高さ方向における中心線と、クラッド層２６の高さ方向における中心線とはほぼ一致している。同様に、コア領域２５の幅をＷ２し、下部クラッド層２６ａおよび上部クラッド層２６ｂの積層体からなるクラッド層２６の幅をＷ３とした場合、コア領域２５を高さ方向にＷ２／２分割する線と、クラッド層２６を高さ方向にＷ３／２分割する線とは、ほぼ一致していることが好ましい。つまり、コア領域２５の幅方向における中心線と、クラッド層２６の幅方向における中心線とはほぼ一致している。このことは、コア領域２５の中心軸とクラッド層２６の中心軸とがほぼ一致していることを意味する。
【００４０】
特に限定されるものではないが、コア領域２５の高さＨ１および幅Ｗ２としては、一般的な光ファイバのコア径とほぼ同じサイズ（７μｍ程度）に設定することが好ましい。このように設定すれば、第１の光導波路と光ファイバ１３とを直接接続することが容易となる。
【００４１】
以上のような構成を有する導波路コリメータアレイ部２１において、第１の光導波路２７に入射した光は、第１のコアを伝搬した後、第１のコアが現れて徐々に細くなる領域である遷移導波路２９において第１のクラッドへ徐々に滲み込む。このため、遷移導波路２９では、光の進行方向へ進むにつれて徐々に第２のコアとしての機能へと変化し、第２の光導波路２８に達すると、ほぼ完全に第２のコアとして機能する。したがって、第２の光導波路２８から出射した光のビームスポットは、第１の光導波路へ入射したビームスポットよりも拡大される。逆に、第２の光導波路２８に入射した光は、第２のコアを伝搬した後、第１のコアが現れて徐々に太くなる領域である遷移導波路２９において第１のコアへ徐々に滲み込む。このため、遷移導波路２９では、光の進行方向へ進むにつれて徐々に第１のクラッドとしての機能へと変化し、第１の光導波路２７に達すると、ほぼ完全に第１のクラッドとして機能する。したがって、第１の光導波路２７から出射した光のビームスポットは、第２の光導波路２９へ入射したビームスポットよりも縮小される。
【００４２】
本実施形態においては、光ファイバ１３が第１の光導波路２７に接続されていることから、第２の光導波路２８の端面から出射した光の振幅と位相は導波路コリメータの設計によって制御することができる。さらに図１０に示したように、第１のコアの中心であるコア領域２５の中心軸と、第２のコア（第１のクラッド）であるクラッド層２６の中心軸とをほぼ一致させれば、出射光ビームをより真円状に近づけることができ、本実施形態のもの同士を対向配置したときの結合損失を最小限に抑えることができる。
【００４３】
以上のように構成されたと導波路コリメータアレイ部２１と上述した光ファイバアレイ部１１とは、端面どうしが正確に位置合わせされた上で、紫外線硬化性樹脂を用いて接着・固定される。このときの位置合わせは、次のように行う。
【００４４】
まず、光ファイバアレイ部１１の個々の光ファイバにモニタリング用の光信号を入力する。次いで、ＣＣＤカメラやラインセンサなどを導波路コリメータアレイ部２１の第２の光導波路側に配置して、第２の光導波路２８から出射した光の出力をモニタリングしながら、光ファイバアレイ部１１と導波路コリメータアレイ部２１とを相対的に移動させて両者の位置合わせを行う。個々の光ファイバ１３の中心軸と導波路コリメータ２３との中心軸が一致したところでモニタリング出力が最大となるので、その時点で、紫外線の照射により紫外線硬化性樹脂を硬化させて両者を接着する。
【００４５】
図１１は、導波路コリメータ２３から出射したビームの状態を示す模式図である。
【００４６】
図１１に示されるように、第１の光導波路２７に光ファイバ１３が接続されている場合には、第１コアからの入力光は遷移導波路２９を経て損失なく第２のコアに結合する。ここで、第２コアが単一の伝搬モードの導波路である場合には、単純に、相対的に大きな光振幅分布（ビームスポットサイズ）をもつビームに変換されるが、第２コアが複数の伝搬モードの存在を許す場合には、多モード干渉によって光振幅分布のみならず光位相分布も変換されるので、適切な構造とすることで第２の光導波路２８の端面からの出射光Ｐを収束光とすることができる。すなわち、導波路コリメータ２３の第２の光導波路２８から出射したビームＰは収束光として直進し、ある程度の距離まではビームが広がりをもつことはないので、ある程度の距離までは近似的に平行光とみることができる。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態によれば、光ファイバアレイにおける各光ファイバの先端部にコリメートレンズとしての役割を果たす導波路コリメータが接続されており、導波路コリメータと光ファイバとの位置合わせおよび固定では、レンズ機能が光導波路内に組み込まれていることから両者の相対的な位置ずれに対して出射光の角度の変移がなく、また出射光強度が位置ずれに対して適度に敏感であり、さらには面合わせ機構の利用が可能であり、従来のマイクロレンズと光ファイバとの位置合わせに比べて、光ファイバとの位置合わせを高精度かつ容易に行うことができる。
【００４８】
前記実施形態においては、第１の光導波路に光ファイバ１３が接続されている場合について説明したが、第２の光導波路２８に光ファイバ１３を接続することも可能である。すなわち、図１２に示されるように、第２の光導波路２８に光ファイバ１３が接続されている場合には、第２コアからの入力光は遷移導波路２９を経て損失なく第１のコアに結合する。この場合、通常、第１のコアおよび２のコアは共に単一の伝搬モードの導波路であるため、第１のコアの出射端面では相対的に小さな光振幅分布（ビームスポットサイズ）をもつビームＱに変換される。
【００４９】
図１３は、本発明の他の好ましい実施形態に係る導波路コリメータアレイ部の構成を概略的に示す断面図である。
【００５０】
図１３に示されるように、この導波路コリメータアレイ部３１は、光導波路の途中に略Ｓ字状の屈曲区間を形成して第１の光導波路２７のピッチと第２の光導波路２８のピッチとを異ならせたものである。本実施形態においては特に、第２の光導波路２８のピッチＷ４を第１の光導波路２７のピッチ（すなわち、光ファイバアレイ部１１のピッチ）Ｗ０よりも狭く設定している。ここで、屈曲区間は第１の光導波路２７に形成されることが好ましい。第２の光導波路２８や遷移導波路２９は、第１の光導波路２７の中心に対して対称に配置される必要があるが、隣接する光導波路の間隔を変化させる場合には、例えば３ｍｍ以上の屈曲区間が必要であり、この区間を第２の光導波路２８や遷移導波路２９とすると、その区間における光分布は導波路の中心に対して非対称となってしまうからである。その他の構成については図６乃至１１に示した導波路コリメータアレイ部２１と同様であることから、同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態によれば、光ファイバの外径による制限によらず光機能部品を高密度に配置することができ、光機能部品の小型化および低価格化にも寄与することができる。
【００５１】
本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更を加えることが可能であり、これらも本発明の範囲に包含されるものであることは言うまでもない。
【００５２】
例えば、前記実施形態においては、光学樹脂層２４の材料として紫外線硬化性樹脂を用いているが、これに限定されるものではなく、ラダーシリコーンなどを用いてもよい。一般に、シリコーンに含まれるシロキサン骨格を有する官能基では、振動モードの振動数に応じた光の吸収が行われ、導波路の光学特性を劣化させるという問題がある。しかし、ラダーシリコーンに含まれるシロキサン骨格を有する官能基は、ラダーシリコーンのペーストを過熱する際に生じる縮合により除去されるので、光の吸収による導波路の光学特性の劣化を防ぐことができる。
【００５３】
また、ラダーシリコーンと石英系ガラスはともに、主としてシロキサン骨格を有することから、ラダーシリコーンと石英系ガラスの熱膨張率およびこれらの屈折率の温度依存性はほぼ等しい。したがって、下部クラッド層および上部クラッド層が石英系ガラスを用いて形成されている場合には、クラッド層と光学樹脂層の熱膨張率および屈折率の温度依存性がほぼ等しくなる。その結果、クラッド層と光学樹脂層の接触面における熱膨張率の差により生ずる歪みを防ぐことができる。また、温度変化により生ずる光学樹脂層の屈折率の差の変化を防ぐことができる。
【００５４】
また、光学樹脂層２４の材料としては、石英系ガラスを用いてもよい。クラッド層と同じ材料を用いた場合には、ラダーシリコーンの場合と同様に、クラッド層と光学樹脂層の接触面における熱膨張率の差により生ずる歪みを防ぐことができる。また、温度変化により生ずる光学樹脂層の屈折率の差の変化を防ぐことができる。
【００５５】
また、前記実施形態においては、複数の導波路コリメータと光ファイバアレイとを備えた複合光ファイバアレイについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、１つの導波路コリメータと１本の光ファイバとが接続された単一の複合光ファイバであっても構わない。すなわち、本発明の目的は、導波路コリメータと光ファイバとを備え、導波路コリメータが、第１のコアおよび第１のコアの全面を実質的に覆う第１のクラッドからなる第１の光導波路と、第１のクラッドの延長部分である第２のコアおよび第２のコアを実質的に覆う第２のクラッドからなる第２の光導波路と、第１の光導波路と前記第２の光導波路との間に設けられ、第２の光導波路に向かうにつれて前記第１のコアの幅が徐々に細くなるテーパ形状を有する遷移導波路とを備え、導波路コリメータにおける第２の光導波路の端面と光ファイバの端面とが接続されていることを特徴とする複合光ファイバによっても達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施形態に係る複合光ファイバアレイの構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】図２は、光ファイバアレイ部１１の構成を概略的に示す斜視図である。
【図３】図３は、図２のＡ−Ａ線に沿った光ファイバアレイ部１１の断面図である。
【図４】図４は、図３のＢ−Ｂ線に沿った光ファイバアレイ部１１の断面図である。
【図５】図５は、図４の矢印Ｃ方向から見た光ファイバ１３の端面を示す図である。
【図６】図６は、導波路コリメータアレイ部２１の構成を概略的に示す斜視図である。
【図７】図７は、図６のＤ−Ｄ線に沿った導波路コリメータアレイ部２１の断面図である。
【図８】図８は、図７のＥ−Ｅ線に沿った導波路コリメータアレイ部２１の断面図である。
【図９】図９は、コア領域２５の先端部を拡大して示す平面図である。
【図１０】図１０は、導波路コリメータアレイ部２１の端面における下部クラッド層２６ａ、上部クラッド層２６ｂ、およびコア領域２５の関係を詳細に示す図である。
【図１１】図１１は、導波路コリメータと光ファイバとの接続状態および導波路コリメータから出射したビームの状態を示す模式図である。
【図１２】図１２は、導波路コリメータと光ファイバとの他の接続状態および導波路コリメータから出射したビームの状態を示す模式図である。
【図１３】図１３は、本発明の他の好ましい実施形態に係る導波路コリメータアレイ部の構成を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０      複合光ファイバアレイ
１１      光ファイバアレイ部
１２      基板
１２Ａ      基板の上段面
１２Ｂ      基板の下段面
１３      光ファイバ
１４      カバー
１５      光ファイバのコア
１６      光ファイバのクラッド
１７      光ファイバの被覆（ファイバリボン）
１８      Ｖ溝
１９      紫外線硬化性樹脂
２１      導波路コリメータアレイ部
２２      基板
２３      導波路コリメータ
２４      光学樹脂層
２５      コア領域
２６      クラッド層
２６ａ      下部クラッド層
２６ｂ      上部クラッド層
２７      第１の光導波路
２８      第２の光導波路
２９      遷移導波路
３０ａ      第１のコア
３０ｂ      第１のクラッド
３０ｃ      第２のコア
３０ｄ      第２のクラッド
３１      導波路コリメータアレイ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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